Hydrostatisches Getriebe und Verfahren zur Steuerung desselben Die
Erfindung bezieht sich auf hydrostatische Antriebe und hydraulische Getriebe, insbesondere
auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung der Verstellung einer in ihrer
Verdrängung bzw. im Hub verstellbaren, angetriebenen Druclmittelpumpe und eines
in seiner Verdrängung bzw. im Hub verstellbaren Druckmittelmotors, der zusammen
mit der lumpe einer hydrostatischen Antrieb bzw. ein Getriebe bildet, über welches
die Antriebskraft einer Antriebsmasohine auf irgendeinen anzutreibenden Teil übertragen
wird. Hydrostatische Getriebe dieser Art können für den Antrieb der Zug-bzw. Kettenelemente
eines Schleppers, eines Lastwagens, einer landwirtschaftlichen Maschine, Lokomotive
u. dgl. ojer für den Antrieb elektrischer Generatoren, Drehbänke und anderer Maschinen
verwendet werden. Obgleich für viele spezielle Zwecke hydrostatische Getriebe verwendet
werden können, bei denen nur die Pumpe oder der Motor im Hub verstellbar ist, während
der andere Teil jeweils-einen konstanten Hub aufweist, ist es beim Antrieb schwerer
Fahrzeuge oder anderer Einrichtungen, die ein hohes Anfahrdrehmoment und zugleich
einen weiten Drehzahlbereich verlangen, vorteilhaft, ein Getriebe zu verwenden,
bei dem sowohl die Pumpe als auch der Motor in der Verdrängung bzw. dem Hub verstellbar
sind, da hiermit der
Drehzahlbereich der Motorabtriebswelle erhöht
wird.Hydrostatic transmission and method of controlling the same die
Invention relates to hydrostatic drives and hydraulic transmissions, in particular
to a method and a device for controlling the adjustment of one in their
Displacement or adjustable in stroke, driven pressure medium pump and one
in its displacement or in the stroke adjustable pressure medium motor, which together
with the pump forms a hydrostatic drive or a transmission, via which
transmit the driving force of a driving machine to any part to be driven
will. Hydrostatic transmission of this type can be used to drive the train or. Chain elements
a tractor, a truck, an agricultural machine, a locomotive
and the like ojer for driving electric generators, lathes and other machines
be used. Although used for many special purposes, hydrostatic transmissions
can be, in which only the pump or the motor is adjustable in stroke, while
the other part has a constant stroke, it is more difficult to drive
Vehicles or other facilities that have a high starting torque and at the same time
require a wide speed range, it is advantageous to use a gearbox,
in which both the pump and the motor can be adjusted in terms of displacement or stroke
are, herewith the
Speed range of the motor output shaft increased
will.
' In solchen Anwendungsfällen ist es außerdem vorteilhaft, die Pumpe
und den bzw. die Motoren räumlich entfernt voneinander sowie häufig auch entfernt
von der Bedienungsstelle bzw. der Steuervorrichtung anzuordnen. Die räumlich entfernte
Anordnung der verschiedenen Vorrichtungen führt jedoch zu gewissen Schwierigkeiten
hinsichtlich der Ausbildung der Organe oder Einrichtungen zur gleichförmigen Steuerung
und gegenseitigen Abstimmung der Hubverstellung der Pumpe und des bzw. der Motoren.
Die Erfindung ist darauf gerichtet, die Organe zur gleichförmigen Steuerung und
Koordinierung der Hubverstellung der Pumpe und des bzw. der Motoren eines hydrostatischen
Getriebes zu verbessern, bei welchem eine hubverstellbare Pumpe und ein oder mehrere
hubverstellbare Motoren sowie ein von dem Bedienungsmann zu betätigendes Steuerventil
jeweils entfernt voneinander angeordnet sind, und bei dem die Steuergenauigkeit
durch die räumlich entfernte Anordnung der verschiedenen Vorrichtungen nicht beeinträchtigt
wird. Ein wirksames Steuersystem für die Hubverstellung der Pumpe und des Motors,
welches die .Möglichkeit bietet, diese Maschinen sowohl untereinander als auch von
der Bedienung der Steuervorrichtung entfernt anzuordnen, ist von erheblichem Vorteil,
da hiermit das sonst erforderliche Zahnradvorgelege oder eine sonstige Getriebevorrichtung
für die Übertragung der Antriebsbewegung des Hydraulikmotors auf die Antriebsräder
eines Fahrzeuges oder von dem Fahrzeugantrieb zu einer entfernt liegenden Pumpe
überflüssig wird. Die Antriebsmotoren können vielmehr unmittelbar an den Antriebsrädern
angeordnet werden, und es kann zugleich die an dem Fahrzeugchassis befindliche Pumpe
direkt von der
Antriebsmaschine angetrieben werden.
Die Erfindung bezweckt ferner ein verbessertes Verfahren
zur Steuerung res hydrostatischen Getriebesystems, welches
die Hubverstellung der Pumpe und des bzw. der Motoren so
koordiniert, daß an der Motorabtriebswelle ein hoher Dreh-
zahlbereich, ein hohes Drehmoment bei vergleichsweise
niedriger Motorwellen-Drehzahl und eine konstant;: Leistung
bei höherer und maximaler Motorwellen-Drehzahl erzielt
lerd@n.
Die-, wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß zunächst
die Verdrängung bzw. der Hub der Pumpe von Null oder einem
geringen Einstellwert auf den Maximalwert und erst an-
schließend der Hub de s.bzw. der Motoren von dem Maximal-
wert oder einem höheren Wert auf einen vorbestimmten
minimalen bzw. optimalen Betriebswert gesenkt wird.
Die Erfindung sieht ferner für das vorgenannte hydros-;,ati-
sche Getriebe Steuermittel vor, mit denen die Beschleuni-
gung und Verzögerung der biotorabtriebswelle ohne inderung
der Drehzahl des die Pumpe antreibenden Antriebsmotors
esteuert werden können.
Ferner sieht die Erfindung eine Steuerung für ein hydro-
statisches Getriebe der vorgenannten Art vor, welche ohne
Nebenauslaßleitung bzw. Parallelleitung für das von der
Pumpe geförderte Druckmittel auskommt, wenn cii.A= i'ctorab-
triebswelle mit geringen Drehzahlen umlaufen scii caer eine
hnderunc der Motorabtriebsdrehzahl bewirkt werden soll,
sondern welche das volle Volumen des von der Pumpe ge-
förderten Druckmittels ausnutzt, gleichgültig, mit welcher
Drehzahl die Purpe von der Antriebsmaschine jeweils ange-
trieben wird.
Die Erfindung ist somit auf ein Verfahren zur Steuerung des Abtriebs
eines hydrostatischen Getriebes gerichtet, welches eine in der Verdrängung bzw.
im Hub verstellbare Pumpe und einen ebenfalls in der Verdrängung bzw. im Hub verstellbaren
Motor aufweist, deren Maschinenkanäle mit einander verbunden sind; sie besteht darin,
in einer Folgesteuerung zunächst die Verdrängung bzw. den Hub der Pumpe und dann
die Verdrängung bzw. den Hub des Motors fortlaufend und in umgekehrter Richtung
zu steuern. Zur weiteren Erläuterung der Erfindung sei auf die Zeichnung verwiesen,
in der Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt sind. Es zeigen: . Fig. 1
in schematischer Darstellung ein erstes Ausführungsbeispiel eines hydrostatischen
Getriebesystems gemäß der Erfindung, wobei die Getriebeteile teilweise im Längsschnitt
dargestellt sind; Fig. 2 einen Querschnitt durch einen der Hubverstellung dienenden
Steuerzylinder gemäß der Erfindung nach Linie 2-2 der Fig. 1; Fig. 3 eine graphische
Darstellung der in Versuchen ermittelten Kennlinien) aus denen die Ergebnisse zu
entnehmen sind, die mit dem Steuersystem und dem Steuerverfahren gemäß der Erfindung
dadurch-erhalten wurden, daß bei einem.hydrostatischen Getriebe-zunächst der Hub
der Pumpe erhöht an anschließend der Motorhub vermindert wurde;
Figo
4 in schematischer Darstellung ein zweites Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen
hydrostatischen Getriebes, wobei Teile dieses Getriebes im Längsschnitt dargestellt
sind; Fig. 5 einen Längsschnitt durch einen hydraulischen Steuerzylinder bzw. eine
Servovorrichtung zur Steuerung einer im Hub verstellbaren, in der Förderrichtung
reversierbaren hydraulischen Pumpe; Fig. 6 in einer der Fig. 5 entsprechenden Darstellung
Einzelheiten des Steuerzylinders bzw, der Servovorrichtung zur Steuerung eines im
Hub verstellbaren Hydraulikmotors; Fig. 7 einen Teilschnitt durch das eine Ende
des einen der zur Hubverstellung dienenden Zylinder gemäß den Fig. 1 und 4 in einer
Stellung, bei der das Ende der Kolbenstange am Zylinderende anliegt und damit den
Druckmittelfluß freigibt. ErläuterunE, des Getriebes gemäß Fig.
1; Das hydrostatische Getriebe gemäß Fig. 1 besteht im wesentlichen aus folgenden
Teilens Einer Antriebsmaschine 1o, die die Welle einer im Hub verstellbaren, lediglich
in einer Förderrichtung arbeitenden Hydraulikpumpe 11 der Mehrkolben-Bauart antreibt;
einem im Hub verstellbaren Hydraulikmotor 12 der blehrkolben-Bauart, dessen Abtriebswelle_mit
13 bezeichnet ist; einem Vorratsbehälter 14 für das hydraulische System; einer Leitung
15, die den Pumpeneinlaß mit dem Vorratsbehälter 14 verbindet; einer Leitung
16,
die die Pumpenauslaßöffnung mit der Motoreinlaßöffnung
verbindet; einem mit der Zeitung 16 und dem Vorratsbehälter 14 in Verbindung stehenden
Überdruckventil 17 des hydraulischen Zeitungssystems; einer Speisepumpe 12o, die
das Zeitungssystem mit Druckmittel auffüllt; einem Rückschlagventil 121, welches
in der Speiseleitung 122 angeordnet ist, die den Speisepumpenauslaß mit einer Zeitung
123 verbindet, welche zwischen der Motorauslaßöffnung und der
Einlaßöffnung der Pumpe 11 angeordnet ist; einem der Z
Speisepumpe zugeordneten Druckbegrenzungsventil 124;
zwei zusammen wirkenden, untereinander hydraulisch verbundenen und hydraulisch betätigten
Steuerzylindern bzw. Servovorrichtungen 18 und 19, die zur Hubverstellung dienen
und von denen der eine Steuerzylinder 18 an dem Pumpengehäuse gelagert ist und mit
seinem Kolben 2o über Hebel 21 und 22 mit einer der Hubverstellung dienenden Steuerplatte
23 der Pumpe in Verbindung steht, während der andere Steuerzylinder 19 in entsprechender
Weise an dem Motorgehäuse gelagert ist und einen Kolben 24 aufweist, der über ein
Hebelgestänge 25, 26 mit einer der Hubverstellung dienenden Steuerplatte 27 des
Motors 12 verbunden ist; einem Dreiwegesteuerventil 28, welches aus einem Steuerschieber
üblicher Bauweise besteht; einer Hilfsdruckmittelquelle 29, mit der wahlweise Druckmittel
durch das Ventil entweder zu dem Zylinder 18 oder dem Zylinder 19 unter Druck gefördert
wird. Der Kolben 2o teilt den Zylinder 18 in eine Arbeitskammer 30 und eine Druckmittel-Rückflußkammer
31, während der Kolben 24 den Zylinder 19 in eine Arbeitskammer 32 und eine Druckmittel-Verriegelungskammer
33 teilt. Eine leitung-34 verbindet die Arbeitskammer 32 des Motor-Steuerzylinders
19 mit der Arbeitskammer 3o des Pumpen-Steuerzylinders 18. Über eine zweite Zeitung
35 sind die
Druckmittel-Verriegelungskammer 33 des Motor-Steuerzylinders
19 und die Druckmittel-Rückflußkammer 31 des Pumpen-Steuerzylinders 18 miteinander
verbunden. Eine Zeitung 36 verbindet eine Öffnung 37 des Ventils 28 mit der Arbeitskammer
32 des Motor-Steuerzylinders 19,.während die andere Öffnung 39 des Ventils 28 über
eine Zeitung 38 mit der Rückflußkammer 31 des Pumpen-Steuerzylinders 18 verbunden
ist. Der hydraulische Kreis der beiden Steuerzylinder weist eine Zeitung 4o auf,
welche einen Vorratsbehälter 41 mit dem Einlaß der Pumpe 29 verbindet, sowie eine
Zeitung 42, über welche der Pumpenauslaß mit dem Einlaß 43 des Ventils 28 verbunden
ist. Ferner ist in diesem hydraulischen Kreis eine Zeitung 44 angeordnet, welche
den Bumpenauslaß über ein Druckbegrenzungsventil 45 mit dem Vorratsbehälter 41 verbindet.
Die beiden Rückflußöffnungen 48 und 49 des Ventils 28 sind mittels Zeitungen 46
und 47 an den Vorratsbehälter 41 angeschlossen. Die beiden Endender Kolbenstangen
50 und 51 der Steuerzylinder 18 und 19 gelangen an den ihnen zugewandten
Enden der Zylinder zum Anschlag und begrenzen daher den Stellweg der Kolben in beiden
Richtungen. Die Anordnung des Kolbens 2o an seiner Kolbenstange 50 sowie
die Hebelverbindung zwischen dem Kolben 2o und Steuerplatte 23 ist derart getroffen,
daß sich die Steuerplatte 23 in einer der Nullhubstellung der Pumpe entsprechenden
Zage befindet, vienn der Kolben 2o, wie in Fig. 1 dargestellt, in der linken Endstellung
seines Stellweges liegt. Diese Stellungen des Kolbens 2o und der Steuerplatte 23
werden als i;eutralstellung bezeichnet. nenn sich der Kolben 2o mit seiner Kolbenstange
in die rechte Endstellung seines
Stellweges bewegt, wird die Steuerplatte
23 über die Hebel 21, 22 in eine Stellung um ihren Gelenkbolzen 52 verschwenkt,
in der die Pumpe auf ihren maximalen Hub eingestellt ist. Wenn andererseits der
Kolben 24 des Motor-Steuerzylinders sich in seiner, in Fig. 1 dargestellten, neutralen
Zage, d. h. in der rechten Endstellung seines Stellweges befindet, ist die Motor-Steuerplatte
um ihren Gelenkbolzen-53 in eine Stellung verschwänkt, in der der Hub bzw. die Verdrängung
des Motors einen Maximalwert hat. Wird der Stellkolben 24 in die linke Endstellung
bewegt, so wird dabei die'Motor-Steuerplatte in eine Stellung gebracht, in der der
Motor auf einen gewünschten vorbestimmten kleinsten Hub eingestellt ist. Wie Fig.
1 zeigt, ist in der Druckmittelverbindung zwischen der Arbeitskammer 32 des Motor-Steuerzylinders
und der Arbeitskammer 3o des 2umpen-Steuerzylinders ein federbelastetes Kegelventil
54 angeordnet. Das Kegelventil ist an dem einen Ende des Motor-Steuerzylinders 19
so angeordnet, daß das Ventil zwangsweise durch Anschlag der Kolbenstange 51 geöffnet
wird, wenn der Kolben 24 sich in seine neutrale Stellung bewegt. Die Anordnung des
Ventils ist weitgehend freigestellt. Es kann an irgendeiner Stelle der Zeitung 34
angeordnet werden, sofern entsprechende Mittel vorgesehen werden, die das Ventil
öffnen, wenn sich die Motor-Steuerplatte in ihre neutrale Zage, dem maximalen Hub
entsprechende Stellung bewegt. Die in der Zeichnung dargestellte Anordnung des Ventils
an dem Motor-Steuerzylinder dient daher lediglich der Erläuterung der Erfindung.
Selbstverständlich können auch Ventile anderer Bauarten verwendet werden. Voraussetzung
ist jedoch in jedem Fall, daß das Öffnen
und Schließen des Ventils
in Abhängigkeit steht zu den Änderungen des Schwenkwinkels der der Hubeinstellung
dienenden Steuerplatte.In such applications, it is also advantageous to arrange the pump and the motor or motors spatially away from one another and often also away from the operating point or the control device. However, the spatially distant arrangement of the various devices leads to certain difficulties with regard to the design of the organs or devices for uniform control and mutual coordination of the stroke adjustment of the pump and the motor or motors. The invention is directed to improving the organs for uniform control and coordination of the stroke adjustment of the pump and the motor (s) of a hydrostatic transmission in which a stroke-adjustable pump and one or more stroke-adjustable motors and a control valve to be actuated by the operator are removed are arranged from each other, and in which the control accuracy is not impaired by the spatially distant arrangement of the various devices. An effective control system for adjusting the stroke of the pump and the motor, which offers the possibility of arranging these machines both below one another and away from the operation of the control device, is of considerable advantage, as it provides the otherwise necessary gear reduction or other transmission device for the transmission the drive movement of the hydraulic motor to the drive wheels of a vehicle or from the vehicle drive to a remote pump is superfluous. Rather, the drive motors can be arranged directly on the drive wheels, and at the same time the pump located on the vehicle chassis can be operated directly from the Drive machine are driven.
The invention also aims at an improved method
to control res hydrostatic transmission system, which
the stroke adjustment of the pump and the motor (s) so
coordinated that a high rotational speed on the motor output shaft
number range, a high torque at comparatively
low motor shaft speed and a constant ;: power
achieved at higher and maximum motor shaft speed
lerd @ n.
According to the invention, this is achieved by initially
the displacement or the stroke of the pump of zero or one
low setting value to the maximum value and only then
then the hub de s. or. of the motors from the maximum
value or a higher value to a predetermined one
minimum or optimal operating value is reduced.
The invention also provides for the aforementioned hydros - ;, ati-
cal transmission control means with which the acceleration
movement and deceleration of the biotor output shaft without change
the speed of the drive motor driving the pump
can be controlled.
Furthermore, the invention provides a control for a hydro-
static transmission of the aforementioned type, which without
Secondary outlet line or parallel line for the
Pump conveyed pressure medium gets by if cii.A = i'ctorab-
The drive shaft revolves around a scii caer at low speeds
change of the engine output speed is to be effected,
but which the full volume of the pumped
exploited pressure medium, no matter with which
Speed the Purpe from the drive machine in each case
is driven.
The invention is thus directed to a method for controlling the output of a hydrostatic transmission which has a displacement or stroke adjustable pump and a displacement or stroke adjustable motor, the machine channels of which are connected to one another; it consists in first controlling the displacement or the stroke of the pump and then the displacement or the stroke of the motor continuously and in the opposite direction in a sequence control. For a further explanation of the invention, reference is made to the drawing, in which exemplary embodiments of the invention are shown. Show it: . 1 shows a schematic representation of a first exemplary embodiment of a hydrostatic transmission system according to the invention, the transmission parts being partially shown in longitudinal section; FIG. 2 shows a cross section through a control cylinder used for stroke adjustment according to the invention along line 2-2 of FIG. 1; 3 shows a graphical representation of the characteristic curves determined in experiments, from which the results can be seen which were obtained with the control system and the control method according to the invention in that, in the case of a hydrostatic transmission, the stroke of the pump is first increased and then thereafter the engine stroke has been reduced; 4 shows a schematic representation of a second exemplary embodiment of the hydrostatic transmission according to the invention, parts of this transmission being shown in longitudinal section; 5 shows a longitudinal section through a hydraulic control cylinder or a servo device for controlling a hydraulic pump which is adjustable in stroke and reversible in the conveying direction; FIG. 6 shows, in a representation corresponding to FIG. 5, details of the control cylinder or the servo device for controlling a hydraulic motor with adjustable stroke; FIG. 7 shows a partial section through one end of one of the cylinders used for stroke adjustment according to FIGS. 1 and 4 in a position in which the end of the piston rod rests against the cylinder end and thus releases the flow of pressure medium. Explanation of the transmission according to FIG. 1 ; The hydrostatic transmission according to FIG. 1 consists essentially of the following parts of a drive machine 1o which drives the shaft of a hydraulic pump 11 of the multi-piston type which is adjustable in stroke and only works in one conveying direction; a hydraulic motor 12 of the blehrkolben type with adjustable stroke, the output shaft of which is denoted by 13; a reservoir 14 for the hydraulic system; a line 15 connecting the pump inlet to the reservoir 14; a conduit 16 connecting the pump outlet port to the engine inlet port; a pressure relief valve 17 of the hydraulic newspaper system connected to the newspaper 16 and the reservoir 14; a feed pump 12o which fills the newspaper system with pressure medium; a check valve 121 located in the feed line 122 connecting the feed pump outlet to a newspaper 123 which is located between the engine outlet port and the Inlet port of the pump 11 is arranged; one of the Z
Pressure relief valve 124 associated with the feed pump;
two interacting, hydraulically connected and hydraulically operated control cylinders or servo devices 18 and 19, which are used for stroke adjustment and of which one control cylinder 18 is mounted on the pump housing and with its piston 2o via levers 21 and 22 with a control plate used for stroke adjustment 23 of the pump is in connection, while the other control cylinder 19 is mounted in a corresponding manner on the motor housing and has a piston 24 which is connected via a lever linkage 25, 26 to a control plate 27 of the motor 12 which is used to adjust the stroke; a three-way control valve 28, which consists of a control slide of conventional design; an auxiliary pressure medium source 29, with which pressure medium is optionally delivered through the valve either to the cylinder 18 or to the cylinder 19 under pressure. The piston 2o divides the cylinder 18 into a working chamber 30 and a pressure medium return flow chamber 31, while the piston 24 divides the cylinder 19 into a working chamber 32 and a pressure medium locking chamber 33. A line 34 connects the working chamber 32 of the motor control cylinder 19 with the working chamber 3o of the pump control cylinder 18. The pressure medium locking chamber 33 of the motor control cylinder 19 and the pressure medium return flow chamber 31 of the pump control cylinder 18 are via a second newspaper 35 connected with each other. A newspaper 36 connects one opening 37 of the valve 28 to the working chamber 32 of the motor control cylinder 19, while the other opening 39 of the valve 28 is connected to the return flow chamber 31 of the pump control cylinder 18 via a newspaper 38. The hydraulic circuit of the two control cylinders has a newspaper 40, which connects a storage container 41 to the inlet of the pump 29, and a newspaper 42, via which the pump outlet is connected to the inlet 43 of the valve 28. In addition, a newspaper 44 is arranged in this hydraulic circuit, which connects the pump outlet to the storage container 41 via a pressure limiting valve 45. The two reflux openings 48 and 49 of the valve 28 are connected to the storage container 41 by means of newspapers 46 and 47. The two ends of the piston rods 50 and 51 of the control cylinders 18 and 19 come to a stop at the ends of the cylinders facing them and therefore limit the travel of the pistons in both directions. The arrangement of the piston 2o on its piston rod 50 and the lever connection between the piston 2o and control plate 23 is such that the control plate 23 is in a position corresponding to the zero stroke position of the pump, vienn the piston 2o, as shown in FIG. is in the left end position of its travel. These positions of the piston 2o and the control plate 23 are referred to as the neutral position. If the piston 2o moves with its piston rod into the right end position of its travel, the control plate 23 is pivoted via the levers 21, 22 into a position around its pivot pin 52 in which the pump is set to its maximum stroke. If, on the other hand, the piston 24 of the motor control cylinder is in its neutral frame shown in FIG or the displacement of the motor has a maximum value. If the actuating piston 24 is moved into the left end position, then the motor control plate is brought into a position in which the motor is set to a desired predetermined smallest stroke. As FIG. 1 shows, a spring-loaded cone valve 54 is arranged in the pressure medium connection between the working chamber 32 of the motor control cylinder and the working chamber 3o of the 2-pump control cylinder. The cone valve is arranged at one end of the engine control cylinder 19 so that the valve is forcibly opened by the stop of the piston rod 51 when the piston 24 moves into its neutral position. The arrangement of the valve is largely free. It can be placed anywhere on the newspaper 34, provided appropriate means are provided to open the valve when the motor control plate moves to its neutral position, the maximum stroke corresponding position. The arrangement of the valve on the engine control cylinder shown in the drawing therefore only serves to explain the invention. Of course, valves of other types can also be used. However, it is a prerequisite in any case that the opening and closing of the valve is dependent on the changes in the pivot angle of the control plate used for stroke adjustment.
In entsprechender Weise ist ein von einer Feder in Schließrichtung
beaufschlagtes Kegelventil 55 an der rechten Seite des Pumpen-Steuerzylinders 18
derart angeordnet, daß es zwangsweise durch Anschlag geöffnet wird, wenn der Kolben
2o die Pumpen-Steuerplatte 23 in eine Schrägstellung bringt, in der die :Pumpe auf
maximalen Hub eingestellt ist. Die Durchflußöffnungen durch die Enden der beiden
Steuerzylinder sind seitlich geschlitzt, wie Fig. 2 erkennen läßt. Hiermit soll
verhindert werden, daß die Öffnungen durch die Kolbenstangen 5o und 51 verschlossen
werden, wenn diese an den entsprechenden Enden der Zylinder zum Anschlag kommen.
Betriebsweise des in Fig. 1 dargestellten Systems;
Im Betrieb sind
alle Zeitungen und Zylinderkammern im Steuerkreis mit hydraulischem Druckmedium
gefüllt. Die Steuerkolben 2o und 24 befinden sich zunächst jeweils in ihrer in Fig.
1 dargestellten neutralen Stellung. Wenn der Bedienungsmann den Steuerschieber 56
nach links verschiebt, so fließt das Druckmittel von der Druckmittelq.uelle 29 durch
das Steuerventil 28 zur Leitung 36 und über diese in die Arbeitskammer 32 des 1Iotor-Steuerzylinders.
Das Kegelventil 55 des Pumpen-Steuerzylinders befindet sich zu diesem Zeityjunkt
in Schliei3stellung, wobei das Druckmittel in der Verriegelungskarmner 33 und der
Leitung 35 den Kolben 24 gegen eine Verschiebung nach links verriegelt. Das in die
Kammer 32 gelangende Druckmittel strömt durch das Kegelventil 54 und die Zeitung
34 in die Arbeitskammer 3o des
Pumpen-Steuerzylinders, wodurch
der Kolben 2o sich nach rechts zu verschieben beginnt. Diese Kolbenbewegung bewirkt
eine kontinuierliche Winkelverstellung der Pumpen-Steuerplatte 23 im Sinne einer
Erhöhung des Pumpenhubes. Das aus der Rückflußkammer 31 verdrängte Druckmittel fließt
über-die Zeitung 38, das Ventil 28, die Öffnung 48 und die Zeitung 46 zu dem Vorratsbehälter
41. Eine Erhöhung des Hubes der Hauptpumpe 11 kann durch Zurückstellen des Schiebers
56 in seine neutrale Stellung unterbunden werden. Wird der Schieben- in einer Stellung
gehalten, in der die Pumpen-Steuerplatte auf einen geringen rörderhub eingestellt
ist, so dreht sich die Motorabtriebswelle 13 mit verhältnismäßig geringer Drehzahl.
Da der sich in seiner neutralen Stellung befindende Schieber 56 den Druckmittelfluß
zu und von den beiden Steuerzylindern unterbindet, bleiben die Kolben der Steuerzylinder
jeweils in ihrer Stellung, in der sie sich in dem Augenblick befinden, in dem der
Schieber 56 in seine neutrale Stellung zurückgestellt wird. Infolgedessen behält
die Motorabtriebswelle ihre Drehbewegung mit gleichmäßiger Drehzahl bei. Wenn der
Ventilschieber 46 in seiner linken neutralen Endstellung verbleibt, setzt sich die
Pumpenverstellung bis Erreichen des Maximalhubes fort. Zugleich wird das Kegel-
-ventil 55 durch die Kolbenstange 50 geöffnet. Von diesem Augenblick an kann
durch die Zeitung 34 kein weiteres Druckmittel mehr in die Arbeitskammer 3o des
Pumpen-Steuerzylinders fließen, da der Kolben 2o desselben durch die in Anschlag
an dem Ende des Zylinders 18 befindliche Kolbenstange 5o an einer Weiterbewegung
gehindert ist. Dies hat einen Anstieg des Druckes in der Arbeitskammer 32 des Motor-Steuerzylinders
zur Folge.
Die Öffnung des Ventils 55 gibt den Abfluß des Druckmittels
aus der Druckmittelverriegelungskammer 33 des Motor-Steuerzylinders über die Zeitung
35, das Ventil 55 und die Zeitungen 38 und 46 zu dem Vorratsbehälter frei. Der daher
nicht weiter durch das in der Druckkammer 33 befindliche Druckmittel gegen Verschiebung
verriegelte Kolben 24 des Motor--Steuerzylinders bewegt sich nach links und verschwenkt
dabei die Motor-Steuerplatte in eine Stellung, in der der Motorhub auf einen vorbestimmten
untersten Wert eingestellt ist. Befinden sich der Kolben 2o des Pumpen-Steuerzylinders
und die hiermit verbundene Pumpen-Steuerplatte 23 in der dem maximalen Pumpenhub
entsprechenden Stellung und zugleich der Kolben 24 des Motor-Steuerzylinders sowie
die hiermit verbundene Motor-Steuerplatte 27 in der dem kleinsten Motorhub entsprechenden
Stellung, so dreht sich die Motorabtriebswelle mit maximaler Drehzahl. Um die Drehzahl
der Motorwelle herabzusetzen, braucht lediglich der Steuerschieber 56 nach rechts
in seine neutrale Stellung verschoben zu werden. Die seStellbewegung bewirkt einen
Druckmittelfluß über die Zeitung 38 in die Rückflußkammer 31 des Pumpen-Steuerzylinders.
Das Ventil 55 wird gleichzeitig durch die Kolbenstange 5o in Öffnungsstellung gehalten.
Zugleich wird der Kolben 2o des Pumpen-Steuerzylinders gegen eine Verschiebung in
seine neutrale Stellung verriegelt, da das Druckmittel in der Kammer 3o und der
Zeitung 34 nicht über das geschlossene Ventil 54 abfließen kann. Das der Pumpenrückflußkammer
31 zufließende Druckmittel fließt daher durch das Ventil 55 und die Zeitung 35 in
die Verriegelungskammer 33 des hiotor-Steuerzylinders und drückt den Kolben 24 in
seine neutrale Stellung, wobei die Motor-
Steuerplatte 27 gleichzeitig
wieder in die dem maximalen Pumpenhub entsprechende Stellung bewegt wird. Dies führt
zu einer beträchtlichen Verringerung der Motorwellendrehzahl. Ist die gewünschte
Motorwellendrehzahl erreicht, so kann diese dadurch fest eingestellt werden, daß
das Schieberventil 56 in die neutrale Stellung gebracht wird. Dient der Motor zum
Antrieb eines Antriebsrades eines Fahrzeuges, so übt er auf,das Antriebsrad zwangsläufig
eine Bremswirkung aus, da sowohl die Pumpe als auch der Motor von einer Bauart sind,
die eine zwangsweise Hubverstellung ermöglicht. Soll die Geschwindigkeit der Motorwelle
weiter vermindert oder die Motorwelle angehalten werden, so braucht lediglich der
Ventilschieber 56 in seine rechte neutrale Stellung zurückgebracht zu werden. Wenn
der Kolben 24 des Motor-Steuerzylinders in seiner neutralen Stellung gehalten wird,
so ist der weitere Druckmittelzufluß in die Verriegelungskammer 33 unterbunden.
Gleichzeitig wir das Kegel- bzw. Spindelventil 54 durch die Kolbenstange 51.geöffnet,
so daß das in der Arbeitskammer 3o des Pumpen-Steuerzylinders befindliche Druckmittel
durch die Zeitung 34, das Ventil 549 die Kammer 32, die Zeitung 36, das Steuerventil
28 und die Zeitungen 47 und 46 frei zu dem Vorratsbehälter abfließen kann. Der Kolben
2o des Pumpen-Steuerzylinders wird dann nach links in seine neutrale Stellung gedrückt,
wobei er die Pumpen-Steuerplatte 23 in Nullhubstellung bewegt. Die Motorwelle 13
ist damit antriebslos. Falls die Antriebsmaschine 1o zu einem Zeitpunkt stillgesetzt
wird, zu dem die Stellkolben oder nur einer dieser Stellkolben sich außerhalb ihrer
in Fig. 1 dargestellten
neutralen Stellung befinden, so braucht,@der
Bedienungsmann
das Schieberventil 56 lediglidcie zur rechten Seite des Ven-
tilgehäuses zu verschieben, um/Kolben 2o und 24 in ihre
neutrale_Stellung zurückzubringen. Es ist daher nicht erforderlich, die Antriebsmaschine
1o bei auf einen bestimmten Förderhub ausgestellter Pumpe anzufahren, Um das Steuersystem
in einen hydrostatischen Fahrzeugantrieb einzubauen, brauchen lediglich zwei in
ihrer Leistung übereinstimmende Motoren entsprechend dem Motor 12, und zwar für
jedes Antriebsrad ein Motor- sowie eine zwangsweise mechanische Hebe-#rerbindung
zwischen den der Hubeinstellung dienenden Steuerplatten dieser Motoren vorgesehen
zu werden. Die Winkelverstellung der Steuerplatten der beiden Motoren erfolgt hierbei
mit Hilfe eines einzigen Motor-Steuerzylinders 19, der die Steuerplatten der beiden
Motoren gleichzeitig und um jeweils gleiche Stellwinkel verstellt. Die beiden Motoren
werden hierbei von einer gemeinsamen Pumpe geeigneter Leistungsfähigkeit mit Druckmittel
gespeist. Das oben beschriebene System und die Art der Steuerung des hydrostatischen
Antriebes können im übrigen ohne Änderungen übernommen werden. Aus der in Fig. 3
ersichtlichen graphischen Darstellung lassen sich die Ergebnisse entnehmen, die
mit einem hydrostatischen Antrieb dadurch erhalten wurden, daß, wie oben beschrieben,
bei der Steuerung des Antriebs zunächst der Hub der Pumpe von null auf ein Maximalwert
erhöht und dann der Hub des bzw. der Motoren von einem Maximalwert auf einen optimalen
Wert verringert wurde. Die Datenlauf welchen die Kennlinien beruhen, wurden bei
einem unter Betriebsbedingungen durchgeführten Versuch ermittelt, bei dem ein hydrostatischer
Fahrzeugantrieb
mittels des oben beschriebenen Steuersystems und nach dem ebenfalls beschriebenen
Steuerverfahren getestet wurde. Der Fig. 3 ist zu entnehmen, daß bei maximalem Motorhub
und-niedrigem Pumpenhub die Drehzahl der Motorwelle gering und zugleich der Pumpendruck
sowie das Motordrehmoment hoch ist, wobei die Leistung am Abtrieb ein Maximum erreicht,
während der Pumpenhub noch in einem niedrigeren ' Zwischenbereich-' liegt, Steigt
der Pumpenhub auf den Maximalwert an, und arbeitet der Motor ebenfalls bei maximalem
Hub, so fallen der Pumpendruck und das Drehmoment an der Antriebswelle sehr stark
ab. Wenn jedoch der Pumpenhub seinen Maximalwert erreicht hat und der Motorhub sich
zu verringern beginnt, so vermindert sich das Abtriebsdrehmoment nur sehr schwach,
während die Abtriebsleistung konstant bleibt. Das in dem getesteten Fahrzeug eingebaute,
die Folgesteuerung des Pumpen- und Motorhubs aufweisende Getriebe ermöglicht einen
Fahrzeug-Geschwindigkeitsbereich von null bis fünfundzwanzig MPH (Meilen/Stunde)
ohne Änderung des Zahnrad-Getriebeverhältnisses oder anderer Drehzahlstellvorrichtungen.
Die Beschleunigung und Verzögerung können mit Hilfe eines aus einem Schieber bestehenden
Steuerventils sehr genau gesteuert werden. Selbstverständlich kann der genannte
Geschwindigkeitsbereich dadurch erhöht werden, daß eine Pumpe mit höherer Förderleistung
verwendet wird. Das Steuersystem und Steuerverfahren ermöglichen bei einer Pumpen-
und Motorkombination derselben Leistung in jedem Fall einen größeren Drehzahlbereich
als die üblichen Steuersysteme.
Demgemäß wird eine nach dem beschriebenen
System gesteuerte Antriebsmaschinen-, Pumpen- und Motorkombination bei geringerer
Leistung denselben Drehzahlbereich ermöglichen wie eine Antriebs-, Pumpen- und Motorkombination
- größerer Leistungsfähigkeit# die in üblicher Weise gesteuert wird. Beschreibung
des Getriebes gemäß Fig. 4:
Das in Fig. 4 dargestellte Getriebe unterscheidet
sich von dem Getriebe gemäß Fig. 1 nur geringfügig. In allen Figuren sind übereinstimmende
Teile mit denselben Bezugszeichen bezeichnet. Die Hauptpumpe 61 gemäß Fig. 4 ist,
ebenso wie die Pumpe gemäß Fig. 1, im Hub verstellbar und weist eine größere Anzahl
hin- und hergehender Kolben auf. Allerdings ist die Pumpe hier in der Förderrichtung
umkehrbar. Wenn die der Hubverstellung dienende Steuerplatte 23 im Uhrzeigersinn
um ihre Gelenkachse 52 verschwenkt wird, wird das Druckmittel durch eine Zeitung
62 zu der der Vorwärtsrichtung des Motors 12 dienenden Motoreinlaßöffnung gefördert,
während das den Motor verlassende Druckmittel über die Zeitung 63 zur Pumpe zurückfließt.
Wird dagegen die Steuerplatte 23 aus ihrer der Nullhubstellung entsprechenden neutralen
Stellung im Gegenuhrzeigersinn verschwenkt, so fließt das Druckmittel über die Zeitung
63 dem Motor zu und gelangt über die Zeitung 62 zur Pumpe zurück. Die Motorwelle
13 wird in diesem Fall in entgegengesetzter Richtung angetrieben. Bei dem Getriebesystem
gemäß Fig. 4 sind federbelastete Lind vorgespannte Druckbegrenzungsventile 64 und
65 in Querleitungen angeordnet, welche die Zeitungen 62 und 63 verbindel.. Die Druckbegrenzungsventile
begrenzen den maximalen
Druck; unter welchem der Motor 12 arbeitet, gleichgültig,
in welcher Richtung das Druckmittel dem Motor zugeführt
wird. Außerdem sind die Leitungen 62 und 63 jeweils
über
eine Zeitung 66 bzw. 67 mit einer Druokmittelquelle ver-
bunden, mit der vor Inbetriebnahme des Getriebesystem i
Flüssigkeit unter Druck in alle Leitungen, äanmern usw.
gefüllt wird. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel be-
steht die Druokmittelquelle aus einer Hilfe-Zahnradpumpe
68.
Selbstverständlich kann hierfür auch die Pumpe 29 des zur
Hubverstellung dienenden Steuerzylinderkreises oder irgend-
eine andere Druckmittelquelle verwendet werden. In den
Zeitungen 66 und 67 eingeschaltete, als Rücksehlagventile
ausgebildete Speiseventile 69 und 70 verhindern, daß
das
Druckmittel aus dem Getriebekreis in den Speisekreis
zurück-
gedrückt erd.
Die auf die Steuerplatten einwirkenden, der Hubverstellung
dienenden Steuerzylinder bzw. Servovorrichtungen 18 und 19
unterscheiden sich von deri %rig. 1 dargestellten Zylindern
lediglich dadurch, daB an den beiden einander gegenüber-
liegenden Enden der Kolbenstange 50 des Pumpenzylinders
Zentrierfedern 71 und 72 angeordnet sind, die den Kolben 2o
und die ihm zugeordnete Steuerplatte 23 jeweils in die
dargestellte neutrale Stellung drüoken. Eine entsprechend
angeordnete ?oder 73 hat die Aufgabe, den Kolben 24 des.
Motor-Btell- bzw. Steuerzylinders und die ihm zugeordnete
Steuerplatte 27 in die in der Zeichnung gezeigte neutrale
Stellung zu drücken.
Im Steuerkreis der Zylinder liegt ein Steuerventil 74,
welchen sich von dem in Pig. 1 dargestellten bteuerventil
28
dadurch unterscheidet, daß es einen zusätzlichen "sohwimmenda!
Schieber 75 aufweist, der in der Zeichnung in seiner neu-
tralen Stellung steht und der bei Verschiebung nach rechts die
Aufgabe hat, die Zeitungen 36 und 38 offen miteinander zu verbinden, so daß das
Druckmittel frei durch den Steuer-- kreis fließen kann. Mit Hilfe dieses Schiebers
wird ferner erreicht; daß die Federn 71, 72 und 73 die Pumpen- und Motorstellkolben
jeweils in ihre neutrale Stellung drücken, bevor die Antriebsmaschine 1o in Betrieb
genommen wird. Für die genannten Zwecke kann jedes Steuerventil verwendet werden,
welches eine "schwimmende" Stellung aufweist. Arbeitsweise des Getriebes gemäß
Fig. 4:
Das Getriebesystem arbeitet grundsätzlich in der gleichen Weise
wie das in Fig. 1 dargestellte Getriebe, jedoch mit der Ausnahme, daß das eingespeiste
Druckmittel durch Ventilöffnungen 43 und 39 sowie die Zeitung 38 in die Zylinderkammer
31 fließt, wenn der Schieber 56 aus seiner dargestellten neutralen Stellung,
in der die Stellkolben 2o und i 24 der Steuerzylinder und hiermit verbundenen Steuerplatten
23 und 27 sich in ihrer neutralen Stellung befinden, nach rechts verschoben wird.
Hierbei wird die Kolbenstange 51 des Motor-Steuerzylinders gegen das in
der Zeichnung rechts liegende Ende des Zylinders 19 gedrückt, zugleich das
Kegel- oder Spindelventil 54 in Öffnungsstellung gehalten und der
Fluß des Druckmitteln durch die Zeitung 35 in die Kammer 33 dadurch unterbunden,
daß dieser Raum mit Druckflüssigkeit gefüllt und der Kolben 24 an einer Weiterbewegung
nach rechts gehindert ist. Die Motor-Steuerplatte 27 bleibt daher in ihrer neutralen
Stellung, in der der Motor auf maximalen Hub eingestellt ist.
Der
Druck in der Kammer 31 des Pumpen-Steuerzylindere drückt somit den Kolben des Pumpen-Steuerzylinders
in eine Stellung links seiner neutralen Stellung, wodurch die Pumpen-Steuerplatte
im Gegenuhrzeigersinn aus ihrer neutralen Stellung geschwenkt wird. Aus der Kammer
30 des Pumpen-Steuerzylinders fließt das Druckmittel durch die Zeitung 34,
das Ventil 54, die Kammer 32, die Zeitung 36, das Ventil 74 und die Zeitungen 47
und 46 zu dem Vorratsbehälter. Aufgrund dieser Stellbewegung der Pumpen -Steuerplatte
fördert die Pumpe Druckmittel über die Zeitung 63, anstatt über die Zeitung 62,
zu dem Motor 12, wodurch die Drehrichtung der Motorwelle 13 umgekehrt wird. Es ist
darauf hinzuweisen, daß bei dieser Drehrichtungsumkehr der Welle 13 die Motor-Steuerplatte
27 in ihrer der maximalen Hubeinstellung entsprechenden Zage verbleibt. Infolgedessen
ist bei Drehrichtungsumkehr die Drehzahlübersetzung des Getriebesysteme, wie aus
der graphischen Darstellung gemäß Fig. 3 hervorgeht, verhältnismäßig klein, und
es sind das Motordrehmoment und die Leistung demgemäß verhältnismäßig groß. Um eine
gewünschte Drehgeschwindigkeit in Rückwärtsrichtung beizubehalten, braucht lediglich
das Schieberventil 56 in nein* neutrale Stellung zurückgeführt zu *erden.
Um die Drehbewegung der Welle 13 zu stoppen, wird der Schieber 56 in eine
Stellung links der neutralen Stellung gebracht, bis das durch die Leitung 36, das
Ventil 54 und die Zeitung 34 in die Zylinderkammer 3o des Pumpen-Steuerzylindern
fließende Druckmittel den Kolben 2o in seine neutrale Stellung zurückgeschoben hat.
Das aus der Kammer 31
verdrängte Druckmittel fließt über die Zeitung
38 in den Vorratsbehälter 41 des Druckmittelsystems.In a corresponding manner, a cone valve 55 acted upon by a spring in the closing direction is arranged on the right side of the pump control cylinder 18 in such a way that it is forcibly opened by a stop when the piston 2o brings the pump control plate 23 into an inclined position in which the : Pump is set to maximum stroke. The flow openings through the ends of the two control cylinders are laterally slotted, as shown in FIG. This is to prevent the openings from being closed by the piston rods 5o and 51 when they come to a stop at the corresponding ends of the cylinders. Operation of the system shown in Figure 1; During operation, all newspapers and cylinder chambers in the control circuit are filled with hydraulic pressure medium. The control pistons 2o and 24 are initially each in their neutral position shown in FIG. 1. When the operator moves the control slide 56 to the left, the pressure medium flows from the pressure medium source 29 through the control valve 28 to the line 36 and via this into the working chamber 32 of the 1Iotor control cylinder. The cone valve 55 of the pump control cylinder is in the closed position at this time, the pressure medium in the locking arm 33 and the line 35 locking the piston 24 against displacement to the left. The pressure medium reaching the chamber 32 flows through the cone valve 54 and the newspaper 34 into the working chamber 3o of the pump control cylinder, whereby the piston 2o begins to move to the right. This piston movement causes a continuous angular adjustment of the pump control plate 23 in the sense of an increase in the pump stroke. The pressure medium displaced from the reflux chamber 31 flows via the newspaper 38, the valve 28, the opening 48 and the newspaper 46 to the storage container 41. An increase in the stroke of the main pump 11 can be prevented by returning the slide 56 to its neutral position. If the slide is held in a position in which the pump control plate is set to a low delivery stroke, the motor output shaft 13 rotates at a relatively low speed. Since the slide 56, which is in its neutral position, prevents the flow of pressure medium to and from the two control cylinders, the pistons of the control cylinders each remain in their position in which they are at the moment when the slide 56 is returned to its neutral position . As a result, the motor output shaft keeps rotating at a steady speed. If the valve slide 46 remains in its left neutral end position, the pump adjustment continues until the maximum stroke is reached. At the same time, the cone valve 55 is opened by the piston rod 50 . From this moment on, no further pressure medium can flow through the newspaper 34 into the working chamber 3o of the pump control cylinder, since the piston 2o of the same is prevented from moving further by the piston rod 5o which is in abutment at the end of the cylinder 18. This results in an increase in the pressure in the working chamber 32 of the engine control cylinder. The opening of the valve 55 releases the discharge of the pressure medium from the pressure medium locking chamber 33 of the motor control cylinder via the newspaper 35, the valve 55 and the newspapers 38 and 46 to the storage container. The piston 24 of the engine control cylinder, which is therefore no longer locked against displacement by the pressure medium in the pressure chamber 33, moves to the left and pivots the engine control plate into a position in which the engine stroke is set to a predetermined lowest value. If the piston 2o of the pump control cylinder and the pump control plate 23 connected to it are in the position corresponding to the maximum pump stroke and at the same time the piston 24 of the motor control cylinder and the motor control plate 27 connected to it are in the position corresponding to the smallest motor stroke, so the motor output shaft rotates at maximum speed. To reduce the speed of the motor shaft, only the control slide 56 needs to be moved to the right into its neutral position. The setting movement causes a flow of pressure medium via the newspaper 38 into the return flow chamber 31 of the pump control cylinder. The valve 55 is simultaneously held in the open position by the piston rod 5o. At the same time, the piston 2o of the pump control cylinder is locked against displacement in its neutral position, since the pressure medium in the chamber 3o and the newspaper 34 cannot flow off via the closed valve 54. The pressure medium flowing to the pump return chamber 31 therefore flows through the valve 55 and the newspaper 35 into the locking chamber 33 of the hiotor control cylinder and pushes the piston 24 into its neutral position, the motor control plate 27 simultaneously moving back into the position corresponding to the maximum pump stroke will. This leads to a significant reduction in the motor shaft speed. Once the desired motor shaft speed has been reached, it can be set permanently by bringing the slide valve 56 into the neutral position. If the motor is used to drive a drive wheel of a vehicle, it exerts a braking effect on the drive wheel, since both the pump and the motor are of a type that enables a forced stroke adjustment. If the speed of the motor shaft is to be further reduced or the motor shaft is to be stopped, only the valve slide 56 needs to be returned to its right-hand neutral position. If the piston 24 of the motor control cylinder is held in its neutral position, the further flow of pressure medium into the locking chamber 33 is prevented. At the same time we the cone or spindle valve 54 through the piston rod 51.opened so that the pressure medium located in the working chamber 3o of the pump control cylinder through the newspaper 34, the valve 549, the chamber 32, the newspaper 36, the control valve 28 and the Newspapers 47 and 46 can flow freely to the storage container. The piston 2o of the pump control cylinder is then pressed to the left into its neutral position, moving the pump control plate 23 into the zero stroke position. The motor shaft 13 is thus without a drive. If the drive machine 1o is stopped at a point in time at which the actuating pistons or only one of these actuating pistons are outside their neutral position shown in FIG. 1, the operator needs the slide valve 56 only to the right of the valve
valve housing to move / piston 2o and 24 in their
to bring back neutral position. It is therefore not necessary to start the drive machine 1o with the pump set to a specific delivery stroke forced mechanical lifting # to be provided between the stroke adjustment control plates of these motors. The angle adjustment of the control plates of the two motors takes place here with the aid of a single motor control cylinder 19, which adjusts the control plates of the two motors simultaneously and by the same adjustment angle in each case. The two motors are fed with pressure medium by a common pump of suitable capacity. The system described above and the type of control of the hydrostatic drive can otherwise be adopted without changes. The graphical representation shown in FIG. 3 shows the results obtained with a hydrostatic drive in that, as described above, when controlling the drive, first the stroke of the pump is increased from zero to a maximum value and then the stroke of the motor or motors has been reduced from a maximum value to an optimal value. The data runs on which the characteristic curves are based were determined in an experiment carried out under operating conditions in which a hydrostatic vehicle drive was tested by means of the control system described above and according to the control method also described. From Fig. 3 it can be seen that at maximum engine stroke and low pump stroke, the speed of the motor shaft is low and at the same time the pump pressure and the motor torque are high, the power at the output reaching a maximum, while the pump stroke is still in a lower 'intermediate range- If the pump stroke rises to the maximum value, and the motor is also working at maximum stroke, the pump pressure and the torque on the drive shaft drop very sharply. However, when the pump stroke has reached its maximum value and the motor stroke begins to decrease, the output torque decreases only very slightly, while the output power remains constant. The transmission incorporated in the tested vehicle with sequential control of the pump and engine stroke enables a vehicle speed range of zero to twenty-five MPH (miles per hour) without changing the gear ratio or other speed control devices. The acceleration and deceleration can be controlled very precisely with the aid of a control valve consisting of a slide. Of course, the mentioned speed range can be increased by using a pump with a higher delivery rate. With a pump and motor combination of the same power, the control system and control method in any case allow a larger speed range than the usual control systems. Accordingly, a drive machine, pump and motor combination controlled according to the system described will allow the same speed range at lower power as a drive, pump and motor combination - greater efficiency # which is controlled in the usual way. Description of the transmission according to FIG. 4: The transmission shown in FIG. 4 differs only slightly from the transmission according to FIG. 1. In all the figures, the same parts are denoted by the same reference numerals. The main pump 61 according to FIG. 4, like the pump according to FIG. 1, is adjustable in stroke and has a larger number of reciprocating pistons. However, the pump can be reversed in the conveying direction. When the control plate 23 serving for stroke adjustment is pivoted clockwise about its hinge axis 52, the pressure medium is conveyed through a newspaper 62 to the motor inlet opening serving the forward direction of the motor 12, while the pressure medium leaving the motor flows back to the pump via the newspaper 63. If, on the other hand, the control plate 23 is pivoted counterclockwise from its neutral position corresponding to the zero stroke position, the pressure medium flows via the newspaper 63 to the motor and returns via the newspaper 62 to the pump. The motor shaft 13 is driven in the opposite direction in this case. In the transmission system according to FIG. 4, spring-loaded and prestressed pressure relief valves 64 and 65 are arranged in cross lines which connect the newspapers 62 and 63. The pressure relief valves limit the maximum Pressure; under which the engine 12 works, no matter,
in which direction the pressure medium is supplied to the motor
will. In addition, lines 62 and 63 are each over
a newspaper 66 or 67 with a source of printing
bound, with the i
Liquid under pressure in all lines, äanmern etc.
is filled. In the illustrated embodiment,
the pressure medium source is from an auxiliary gear pump 68.
Of course, the pump 29 of the for
Stroke adjustment serving control cylinder circuit or any
another pressure medium source can be used. In the
Newspapers 66 and 67 switched on as non-return valves
trained feed valves 69 and 70 prevent the
Pressure medium from the gear circuit back into the feed circuit
pressed earth.
The stroke adjustment acting on the control plates
serving control cylinders or servo devices 18 and 19
differ from deri% rig. 1 cylinders shown
only by the fact that on the two opposite one another
lying ends of the piston rod 50 of the pump cylinder
Centering springs 71 and 72 are arranged, which the piston 2o
and its associated control plate 23 each in the
Press the neutral position shown. One accordingly
arranged? or 73 has the task of the piston 24 of the.
Motor-Btell- or control cylinder and the one assigned to it
Control plate 27 in the neutral shown in the drawing
Position to press.
In the control circuit of the cylinder there is a control valve 74,
which differs from the one in Pig. 1 control valve 28 shown
differs in that there is an additional "sohwimmenda!
Has slide 75, which in the drawing in its new
It is in the central position and when it is moved to the right it has the task of connecting the newspapers 36 and 38 to one another in an open manner, so that the pressure medium can flow freely through the control circuit. With the help of this slide is also achieved; that the springs 71, 72 and 73 press the pump and motor control pistons each into their neutral position before the prime mover 1o is put into operation. Any control valve which has a "floating" position can be used for the purposes mentioned. Operation of the transmission shown in FIG. 4: The transmission system operates basically in the same manner as in Fig illustrated transmission 1, except that the fed pressure fluid through valve openings 43 and 39 and the paper 38 flows into the cylinder chamber 31 when. the slide 56 is moved to the right from its illustrated neutral position in which the actuating pistons 2o and i 24 of the control cylinders and the control plates 23 and 27 connected to them are in their neutral position. Here, the piston rod 51 of the motor control cylinder is pressed against the end of the cylinder 19 on the right in the drawing, while the cone or spindle valve 54 is held in the open position and the flow of the pressure medium through the newspaper 35 into the chamber 33 is prevented by this Space filled with pressure fluid and the piston 24 is prevented from moving further to the right. The motor control plate 27 therefore remains in its neutral position in which the motor is set to maximum stroke. The pressure in the chamber 31 of the pump control cylinder thus pushes the piston of the pump control cylinder into a position to the left of its neutral position, whereby the pump control plate is pivoted counterclockwise from its neutral position. From the chamber 30 of the pump control cylinder, the pressure medium flows through the newspaper 34, the valve 54, the chamber 32, the newspaper 36, the valve 74 and the newspapers 47 and 46 to the storage container. Due to this adjusting movement of the pump control plate, the pump conveys pressure medium via the newspaper 63 instead of via the newspaper 62 to the motor 12, as a result of which the direction of rotation of the motor shaft 13 is reversed. It should be pointed out that with this reversal of the direction of rotation of the shaft 13, the motor control plate 27 remains in its frame corresponding to the maximum stroke setting. As a result, when the direction of rotation is reversed, the speed ratio of the transmission system, as can be seen from the graph in FIG. 3, is relatively small, and the motor torque and the power are accordingly relatively large. In order to maintain a desired rotational speed in the reverse direction, only the slide valve 56 needs to be returned to the no * neutral position to * be grounded. In order to stop the rotary movement of the shaft 13, the slide 56 is brought into a position to the left of the neutral position until the pressure medium flowing through the line 36, the valve 54 and the newspaper 34 into the cylinder chamber 3o of the pump control cylinder enters the piston 2o has pushed back its neutral position. The pressure medium displaced from the chamber 31 flows via the newspaper 38 into the storage container 41 of the pressure medium system.
Bevorzugste Ausführungsform des Pumpen-Steuerzyl@nders gemäß Pig.
5s In Fig. 5 ist eine zweckmäßige Ausführung des in Fig. 4 dargestellten Steuerzylinders
18 in Einzelheiten dargestellt. Die Längsbohrung 77 des länglichen Zylinderrohres
76 ist an beiden Enden mittels Stopfen 78 und 79 abgedichtet und weist einen Längsschlitz
8o für einen hin- und hergehenden Arm 21 auf, der mittels eines Paßstiftes 81 an
dem Kolben 82 befestigt ist und zur gelenkigen Verbindung mit einem die Steuerplatte
betätigenden Hebel 22 (Fig. 4) seitlich von diesem vorsteht. Der Kolben 82 ist mit
einer mittigen Unterteilung 83 versehen und weist zwei zylindrische, hohle, aus
einem Stück bestehende und einander gegenüberliegende Kolbenhemden 84 und 85 auf,
welche beide jeweils an ihrem äußeren Ende offen sind. Im Durchmesser verringerte
ringförmige Abschnitte 86 und 87 des Zylinderrohres tragen Dichtelemente 88 und
89, die bei der Hin- und Herbewegung des Kolbens dichtend an den Außenflächen der
Kolbenhemden 84 und 85 anliegen und die Kammern 30 und 31 an den gegenüberliegenden
Enden des Zylinderrohres gegeneinander abdichten. Mit Innengewinde versehene längliche
Hülsen 9o und 91 sind in Federn 96 und 97 gehalten, wobei die inneren Enden dieser
Hülsen gegen die gegenüberliegenden Flächen der Kolbenunterteilung 83 stoßen. Die
Hülsen liegen in der längsmittelachse des Kolbens und erstrecken sich von der Unterteilung
aus
nach beiden Seiten. Die Hülsen 9o und 91 tragen verstellbare Anschlagschrauben 92
und 93, welche in Berührung mit zentralen inneren Vorsprüngen 94 und 95 der Stopfen
78 und 79 gelangen, um den Stellweg des Kolbens 82. in beiden Richtungen zu begrenzen.
Die Vorsprünge 94 und 95 dienen außerdem zur Führung von Schraubenfedern 96 und
97, welche den Kolben 82 in die dargestellte neutrale Stellung drücken. Die äußeren
Enden der Federn 96 und 97 stützen sich an tassenförmigen Federsitzen 98 un 99 ab,
die in den äußeren Enden der Kolbenhemden 84 und 85 teleskopartig verschiebbar sind.-Das
Kegelventil 55 des in.Fig.5 dargestellten Steuerzylinders hat einen Kopf Zoo, eine
einstückig hiermit verbundene, nach außen vorspringende Anschlagbegrenzung und Federführung
1o1. sowie eine ebenfalls eiästüokig mit dem Ventil verbundene, nach innen vorspringende
Stange 1o2. Der Kopf Zoo bewegt sich in einer Kammer 103 hin und her, die
in dem Stopfen 79 ausgeformt ist und über einen Kanal 104 mit einer Zylinderöffnung
105 verbunden ist. Das äußere Ende der 'Kammer 1o3 ist mittels eines Gewindestopfens
1o6 abgedichtet, an dem sich eine Schraubenfeder 107 abstützt, die den Ventilkopf
gegen seinen Sitz 1o8 drückt. Die Ventilstange 1o2 weist einen Führungs- und Bohrungsabdichtungskolben
1o9 sowie einen kegelförmigen Durchfluß-Meßabschnitt 110 auf, der in einer
Längsbohrung 111 des Stopfenvorsprunges 95 hin- und herbewegt wird. Die Bohrung
111 steht mit einer Kammer 103 am Ventilsitz 1o8 sowie mit der Kammer 31 über eine
Querbohrung 112 in Verbindung. Zylinderöffnungen 113 und 114 ermöglichen den
Zu-
und Abfluß des Druckmittels zu bzw. aus den Zylinderkammern 30 und 31. Nachzutragen
ist noch, daß die Ventilstange 12o über das innere Ende des Vorsprunges 95 soweit
vorspringt, das es mit dem Kopf des Bolzens 93 zum Anschlag kommt, wenn der Kolben
82 bei seiner Verschiebung in der. Zeichnung nach rechts sich der äußersten Endstellung
nähert. Der Ventilkopf Zoo wird durch diese Kolbenbewegung lediglieh um ein sehr
kleines Maß von seinem Sitz abgehoben und die kegelförmige Fläche des Meßbolzens
11o bewirkt lediglich einen begrenzten und sehr allmählichen Anstieg den
Flüssigkeitflusses
von der Kammer 103 in die Kammer 31, wenn der Ventilkopf angehoben wird.
lbeitsweise des Kegelventils gemäß Fig. 5s Wenn, wie in Zusammenhang mit
Fig. 1 im einzelnen beschrieben, das in Fig. 4 dargestellte Getriebe mit dem vorstehend
erläuterten Kegelventil ausgerüstet und in Vorwärtsrichtung angetrieben wird, beginnt
sich das Kegelventil 55 zu öffnen, wenn der Kolben 82 sich nach rechts bewegt und
die Pumpen-Steuerplatte 23 sich der Stellung des maximalen Hubes nähert. Bis zu
diesem Zeitpunkt war der Kolben 24 des Motor-Steuerkolbens durch das Druckmittel
gegen Bewegung verriegelt. Wenn das Druckmittel aus der Verriegelungskammer des
Motor-Steuerzylinders über das
Kegelventil 55 zu entweichen beginnt, verschiebt
sich der Kolben 24 des Motor-Steuerzylinders langsam nach links, was eine äußerst
langsame Abnahme der Hubeinstellung des Motors zur Folge hat. Zugleich nähert sich
die Pumpen-Steuerplatte 23 der dem
maximalen Hub entsprechenden Stellung.
Ist diese Stellung erreicht, so öffnet das Kegelventil 55, wodurch
der Druekmittelabfluß aus@der Verriegelungskammer 33 des Motor-
Steuerzylinders
allmählich erhöht wird. Das genannte
Kegelventil bewirkt somit
eine geringfügige Überschneidung in der Aufeinanderfolge der Hubänderungen der Pumpe
und des Motors, so daß diese beiden Vorgänge stetig und stufenlos ineinander übergehen.
Dies ist der Hauptzweck der besohriebenen Konstruktion des Kegelventils. Steuerzylinder
für die Verstellung des Motorhubs gemäß Fig. 6:
Der in Fig. 6 dargestellte
Zylinder entspricht in der Ausbildung weitgehend dem Zylinder gemäß Fig. 5, allerdings
mit der Ausnahme, daß er nur eine Feder 115 aufweist, die den Kolben 116 in seine
dargestellte neutrale Stellung drückt, wobei der Kolben lediglich eine Stellbewegung
in der Richtung links zu seiner neutralen Stellung ausführt. Das Kegelventil 54
entspricht in seiner Ausbildung und Arbeitsweise dem in Zusammenhang mit Fig. 5
beschriebenen Ventil und dient überdies demselben Zweck. Wenn das in Fig. 4 beschriebene
Getriebe bei maximalem Pumpenhub und einem zwischen dem höchsten und niedrigen Hub
eingestellten Motorhub betrieben wird, so gelangt das Druckmittel durch die Leitung
38, die Kammer 31, das Kegelventil 55 und die Leitung 35 in die Verriegälungskammer
33, sobald der Bedienungsmann durch Verstellung des Steuerschiebers 56 in
der Richtung rechts zu seiner neutralen Stellung die Geschwindigkeit des Getriebesystems
herabzusetzen bzw. das Getriebe anzuhalten beginnt. Der Druck in der Verriegelungskammer
schiebt den Kolben 24 nach "rechts, wodurch der Motorhub verringert wird. Wenn der
Ansehlagbegrenzungebolzen 117 (Fig. 6) zum .Anschlag an der Ventilstange 118 des
Kegelventile kommt und das Ventil zu öffnen beginnt, so beginnt eine
zunächst sehr kleine, jedoch langsam ansteigende Druckmittelmenge von der Zylin#
derkammer
3o des Pumpen-Steuerzylinders durch die Zeitung 34, das Ventil 54, die Kammer 32
des Motor-Steuerzylinders und die Zeitung 36 zu dem Vorratsbehälter zu fließen.Most preferred embodiment of the pump control cylinder according to Pig. 5s In Fig. 5, an expedient embodiment of the control cylinder 18 shown in Fig. 4 is shown in detail. The longitudinal bore 77 of the elongated cylinder tube 76 is sealed at both ends by means of plugs 78 and 79 and has a longitudinal slot 8o for a reciprocating arm 21 which is fastened by means of a dowel pin 81 to the piston 82 and for articulated connection with a die Control plate actuating lever 22 (Fig. 4) protrudes laterally from this. The piston 82 is provided with a central partition 83 and has two cylindrical, hollow, one-piece and opposing piston skirts 84 and 85, each of which is open at its outer end. Ring-shaped sections 86 and 87 of the cylinder tube of reduced diameter carry sealing elements 88 and 89 which, during the reciprocating movement of the piston, bear against the outer surfaces of the piston skirts 84 and 85 and seal the chambers 30 and 31 from one another at the opposite ends of the cylinder tube. Internally threaded elongated sleeves 9o and 91 are held in springs 96 and 97 with the inner ends of these sleeves abutting the opposing surfaces of the piston partition 83. The sleeves lie in the longitudinal center axis of the piston and extend from the subdivision to both sides. The sleeves 9o and 91 carry adjustable stop screws 92 and 93 which come into contact with central inner projections 94 and 95 of the plugs 78 and 79 in order to limit the travel of the piston 82 in both directions. The projections 94 and 95 also serve to guide coil springs 96 and 97, which press the piston 82 into the neutral position shown. The outer ends of the springs 96 and 97 are supported on cup-shaped spring seats 98 and 99, which are telescopically displaceable in the outer ends of the piston skirts 84 and 85.-The cone valve 55 of the control cylinder shown in integrally connected, outwardly projecting stop limit and spring guide 1o1. as well as an inwardly projecting rod 1o2 which is likewise connected to the valve in an egg-shaped manner. The head zoo moves back and forth in a chamber 103 which is formed in the plug 79 and is connected to a cylinder opening 105 via a channel 104. The outer end of the chamber 1o3 is sealed by means of a threaded plug 1o6 on which a helical spring 107 is supported, which presses the valve head against its seat 1o8. The valve rod 1o2 has a guide and bore sealing piston 1o9 as well as a conical flow measuring section 110 which is moved to and fro in a longitudinal bore 111 of the plug projection 95. The bore 111 communicates with a chamber 103 on the valve seat 1o8 and with the chamber 31 via a transverse bore 112. Cylinder openings 113 and 114 allow the inflow and outflow of the pressure medium to and from the cylinder chambers 30 and 31. It should be added that the valve rod 12o protrudes beyond the inner end of the projection 95 so far that it stops with the head of the bolt 93 comes when the piston 82 in its displacement in the. Drawing to the right is approaching the extreme end position. The valve head Zoo is lifted only a very small amount from its seat by this piston movement and the conical surface of the measuring pin 11o causes only a limited and very gradual increase in the flow of liquid from the chamber 103 into the chamber 31 when the valve head is raised. Operation of the cone valve according to FIG. 5s If, as described in detail in connection with FIG. 1, the transmission shown in FIG 82 moves to the right and the pump control plate 23 approaches the maximum stroke position. Up to this point in time, the piston 24 of the engine control piston was locked against movement by the pressure medium. When the pressure medium begins to escape from the locking chamber of the motor control cylinder via the cone valve 55, the piston 24 of the motor control cylinder moves slowly to the left, which results in an extremely slow decrease in the stroke setting of the motor. At the same time, the pump control plate 23 approaches the position corresponding to the maximum stroke. If this position is reached, the cone valve 55 opens, whereby the pressure medium outflow from @ the locking chamber 33 of the motor control cylinder is gradually increased. The above-mentioned cone valve thus causes a slight overlap in the sequence of changes in the stroke of the pump and the motor, so that these two processes merge continuously and steplessly into one another. This is the main purpose of the described cone valve construction. Control cylinder for adjusting the engine stroke according to FIG. 6: The cylinder shown in FIG. 6 largely corresponds in design to the cylinder according to FIG neutral position pushes, wherein the piston only performs an adjusting movement in the direction to the left to its neutral position. The cone valve 54 corresponds in its design and mode of operation to the valve described in connection with FIG. 5 and moreover serves the same purpose. If the transmission described in Fig. 4 is operated at maximum pump stroke and an engine stroke set between the highest and low stroke, the pressure medium passes through the line 38, the chamber 31, the cone valve 55 and the line 35 into the locking chamber 33 as soon as the operator begins to reduce the speed of the transmission system or to stop the transmission by moving the control slide 56 in the right direction to its neutral position. The pressure in the locking chamber pushes the piston 24 to the "right, whereby the engine stroke is reduced. If the Ansehlagbegrenzungebolzen begins 117 (Fig. 6) comes to .Anschlag to the valve shaft 118 of the plug valves and the valve begins to open, as a first very small but slowly increasing amount of pressure medium to flow from the cylinder chamber 3o of the pump control cylinder through the newspaper 34, the valve 54, the chamber 32 of the motor control cylinder and the newspaper 36 to the reservoir.
Der Kolben 82 des Pumpen-Steuerzylinders wird freigegeben, so daß
er sich nach links zu verschieben beginnt und dabei die Hubeinstellung der Pumpe
herabsetzt, unmittelbar bevor der Kolben 116 (Fig. 5) des Motor-Steuerzylinders
und die ihm zugeordnete Steuerplatte 27 (Fig. 4) die der maximalen Hubeinstellung
entsprechenden Stellung erreichen. Auf diese Weise wird ein glatter Übergang in
der Aufeinanderfolge der Hubänderungen der Pumpe und des Motors aufgrund einer geringen,
geregelten Überschneidung in der Folge dieser Hubänderungen während des Anstieges
und der Verminderung der Betriebsdrehzahl des Systems erreicht. Aus Vorstehendem
ergibt sich, daß mit der Erfindung ein Verfahren zur Steuerung der Hubeinstellung
der Pumpe und des Motors eines hydrostatischen Getriebesystems in der Art einer
Folgesteuerung geschaffen wird, welches einen hohen Drehzahlbereich an der Motorwelle,
eine hohe Abtriebsleistung und ein hohes Abtriebsdrehmoment bei niedrigen und mittleren
Wellendrehzahlen ermöglicht, und welches ferner eine konstante Leistung und ein
im wesentlichen konstantes Abtriebsdrehmoment zwischen der mittleren und maximalen
Wellendrehzahl ermöglicht. Es versteht sich, daß diese Vorteile mit dem erfindungsgemäßen
Getriebe bzw. dem erfindungsgemäßen Steuerverfahren auch dann erzielt werden, wenn
die Hauptpumpe, der angetriebene Hydraulikmotor und das hydraulische Ventil zur
Steuerung des Systeme an voneinander entfernt liegenden Stellen angeordnet sind.The piston 82 of the pump control cylinder is released so that
it begins to shift to the left and thereby the stroke setting of the pump
decreases immediately before the piston 116 (Fig. 5) of the engine control cylinder
and the control plate 27 assigned to it (FIG. 4) that of the maximum stroke setting
reach the appropriate position. This way there will be a smoother transition in
the sequence of changes in the stroke of the pump and the motor due to a small,
regulated overlap as a result of these changes in stroke during the ascent
and the reduction in operating speed of the system is achieved. From the above
it follows that the invention provides a method for controlling the stroke setting
the pump and motor of a hydrostatic transmission system such as a
Sequence control is created, which has a high speed range on the motor shaft,
a high output power and a high output torque at low and medium
Allows shaft speeds, and which also a constant power and a
essentially constant output torque between the mean and maximum
Shaft speed allows. It is understood that these advantages with the inventive
Transmission or the control method according to the invention can also be achieved if
the main pump, the driven hydraulic motor and the hydraulic valve for
Control of the systems are arranged at remote locations.